JP2008227337A - Near-field exposing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は近接場露光方法に関し、詳しくは露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクを用い、
露光用光源からの露光光により露光用マスクの開口部に発生する近接場光によって被露光物を露光する近接場露光方法に関するものである。
The present invention relates to a near-field exposure method, in particular, using an exposure mask provided with a light-shielding film having an opening smaller than the wavelength of light of an exposure light source,
The present invention relates to a near-field exposure method for exposing an object to be exposed by near-field light generated at an opening of an exposure mask by exposure light from an exposure light source.
近年、半導体デバイスを始めとする微細加工を必要とする各種電子デバイスの分野ではデバイスの高密度化、高集積化の要求がますます高まっており、これらの要求を満たすにはパターンの微細化が必須となってきている。
これらの要求を満たすものとして投影系露光装置が近年主流となっている。
投影系露光装置は一般的に光源と照明光学系とパターンが描画されたマスクと投影光学系と被露光物をスキャンさせるステージにより構成されており、解像限界は光の波長程度である。
このようなことから、解像度を上げるために投影光学系と被露光物を液体で満たして露光する液浸露光技術が提案されているが、投影光学系の大型化、高精度化、装置の複雑化により装置コストが上昇するという課題も生じている。
In recent years, in the field of various electronic devices that require microfabrication such as semiconductor devices, there is an increasing demand for higher density and higher integration of devices. To meet these requirements, pattern miniaturization is required. It has become essential.
In recent years, projection system exposure apparatuses have become mainstream in order to satisfy these requirements.
A projection system exposure apparatus is generally composed of a light source, an illumination optical system, a mask on which a pattern is drawn, a projection optical system, and a stage for scanning an object to be exposed, and the resolution limit is about the wavelength of light.
For this reason, in order to increase the resolution, an immersion exposure technique has been proposed in which the projection optical system and the object to be exposed are filled with a liquid and exposed. However, the projection optical system is increased in size, accuracy, and complexity of the apparatus. There is also a problem that the cost of the apparatus increases due to the increase in the cost.
一方、解像度が光の波長に依らないローコストな微細加工方法の一つとして露光用マスク面上の遮光膜に形成された微小開口から生ずる近接場光を利用した近接場露光方法が提案されている。
近接場光の強度は一般的に微小開口からの距離に対して急激に減衰するため、実用的には被露光物と微小開口は100nm以下に近接させることが必要である。また、微小開口近傍における近接場光強度は露光用マスク面上の遮光膜の厚さや微小開口のピッチあるいは開口幅により変化することが知られている。
そのため、近接場光を用いてレジストにパターンを精度よく露光する上で、露光用マスク面上の遮光膜や微小開口の寸法によって微小開口近傍に生ずる近接場光分布を制御することが重要である。
On the other hand, a near-field exposure method using near-field light generated from a minute opening formed in a light-shielding film on an exposure mask surface has been proposed as one of low-cost fine processing methods whose resolution does not depend on the wavelength of light. .
Since the intensity of near-field light generally attenuates rapidly with respect to the distance from the microscopic aperture, it is practically necessary for the object to be exposed and the microscopic aperture to be close to 100 nm or less. Further, it is known that the near-field light intensity in the vicinity of the minute aperture varies depending on the thickness of the light shielding film on the exposure mask surface, the pitch of the minute aperture, or the aperture width.
Therefore, it is important to control the near-field light distribution generated in the vicinity of the minute aperture by the size of the light shielding film and the minute aperture on the exposure mask surface in accurately exposing the pattern to the resist using the near-field light. .
このような近接場光分布を制御するため、従来において特許文献1では、露光用マスク面上の遮光膜の厚みに着目した提案がなされている。
すなわち、これによると遮光膜の厚さと微小開口の開口幅と近接場光強度の関係を明確にし、遮光膜の厚さを所望の近接場光強度が得られるように選択している。
また、非特許文献1では、レジスト中において開口部近傍に生ずる近接場光分布のコントラストに着目して、レジスト層の厚さを最適化することが報告されている。
That is, according to this, the relationship between the thickness of the light shielding film, the aperture width of the minute opening, and the near-field light intensity is clarified, and the thickness of the light-shielding film is selected so as to obtain a desired near-field light intensity.
Non-Patent
しかしながら、上記従来例では近接場光の強度やコントラストについての関係は明確とされているが、近接場光強度の空間分布、特に1:1に等倍露光するために近接場光の強度勾配については、明らかにされていなかった。
特に、露光用マスク上に形成された微小開口パターンをレジストに正確に効率よく露光するためには、近接場光強度の空間分布をどのようにするかが重要な課題となる。
However, in the above-described conventional example, the relationship between the intensity and contrast of the near-field light is clarified. However, the spatial distribution of the near-field light intensity, particularly the intensity gradient of the near-field light for 1: 1 exposure at 1: 1. Was not revealed.
In particular, how to make the spatial distribution of the near-field light intensity an important issue is to accurately and efficiently expose the resist with a minute aperture pattern formed on the exposure mask.
本発明は、上記課題に鑑み、露光用マスク上に形成された微小開口のパターンを、被露光物に対して正確に効率よく、1:1に等倍露光することが可能となる近接場露光方法を提供することを目的とするものである。 In view of the above-mentioned problems, the present invention provides near-field exposure that enables a minute aperture pattern formed on an exposure mask to be exposed to an object to be exposed accurately and efficiently at 1: 1 magnification. It is intended to provide a method.
本発明は、次のように構成した近接場露光方法を提供するものである。
本発明の近接場露光方法は、露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えた露光用マスクを用い、露光用光源からの露光光により前記露光用マスクの開口部に発生する近接場光によって被露光物を露光する近接場露光方法であって、
前記露光用マスクの前記開口部の開口幅をs(nm)、前記被露光物の加工ピッチをp(nm)、係数をa及びbとしたとき、以下の(式1)、(式2)及び(式3)を満たすように前記開口幅を決定する工程と、
前記開口幅を備えた前記開口部を有する前記露光用マスクを用意する工程と、
前記露光用マスクへ前記露光光を照射し、前記被露光物を露光する工程と、
を有することを特徴とする。
The present invention provides a near-field exposure method configured as follows.
The near-field exposure method of the present invention uses an exposure mask provided with a light-shielding film having an opening smaller than the wavelength of light of the exposure light source, and exposes the exposure mask with the exposure light from the exposure light source. A near-field exposure method for exposing an object to be exposed by generated near-field light,
When the opening width of the opening of the exposure mask is s (nm), the processing pitch of the object to be exposed is p (nm), and the coefficients are a and b, the following (Expression 1) and (Expression 2) And determining the opening width to satisfy (Equation 3);
Preparing the exposure mask having the opening with the opening width;
Irradiating the exposure mask with the exposure light and exposing the object to be exposed;
It is characterized by having.
また、本発明の近接場露光方法は、前記被露光物が、前記露光光に対して反射率の高い基板とレジスト層から構成され、該レジスト層の厚さが120nm以上150nm以下とされていることを特徴とする。
本発明の近接場露光方法は、前記レジスト層が、少なくとも上層レジスト層と下層レジスト層から成る多層レジスト層によって構成され、上層レジスト層の厚さは5nm以上15nm以下とされていることを特徴とする。
本発明の近接場露光方法は、前記被露光物を露光する工程の後工程に現像工程を含み、
前記現像工程の後に、残された上層レジスト層をマスクとして、該上層レジスト層の下地として形成された下地層をエッチングし、
該エッチングされた下地層をマスクとして、前記下層レジスト層をエッチングすることを特徴とする。
In the near-field exposure method of the present invention, the object to be exposed is composed of a substrate having a high reflectivity with respect to the exposure light and a resist layer, and the thickness of the resist layer is not less than 120 nm and not more than 150 nm. It is characterized by that.
The near-field exposure method of the present invention is characterized in that the resist layer is constituted by a multilayer resist layer composed of at least an upper resist layer and a lower resist layer, and the thickness of the upper resist layer is 5 nm or more and 15 nm or less. To do.
The near-field exposure method of the present invention includes a development step in a subsequent step of exposing the object to be exposed.
After the development step, using the remaining upper resist layer as a mask, the base layer formed as the base of the upper resist layer is etched,
The lower resist layer is etched using the etched base layer as a mask.
本発明によれば、露光用マスク上に形成された微小開口のパターンを、被露光物に対して正確に効率よく、1:1に等倍露光することが可能となる近接場露光方法を実現することができる。 According to the present invention, a near-field exposure method capable of accurately and efficiently exposing a minute aperture pattern formed on an exposure mask to an object to be exposed 1: 1 in a 1: 1 magnification is realized. can do.
上記構成による近接場露光方法によれば、露光用マスク上に形成された微小開口のパターンを、被露光物に対して正確に効率よく、1:1に等倍露光することが可能となるが、それは本発明者らのつぎのような知見に基づくものである。
すなわち、前記露光用マスクの遮光膜上に形成された微小開口の開口中心から加工ピッチの1/4の距離において、被露光物の近接場光強度の勾配が最大となる。
本発明は、このように近接場光強度の勾配が最大となるときに、被露光物における露光部と未露光部の境界においてドーズ量(Dose量)の差が最大となり、
これによりドーズ量制御(Dose Control)が容易であり、線幅均一性が高く矩形性の高い1:1の等倍露光が可能となるという知見に基づいて、見出されたものである。
According to the near-field exposure method having the above-described configuration, it becomes possible to accurately and efficiently expose the pattern of the minute openings formed on the exposure mask to 1: 1 with respect to the object to be exposed. This is based on the following knowledge of the present inventors.
That is, the gradient of the near-field light intensity of the object to be exposed is maximized at a distance of 1/4 of the processing pitch from the opening center of the minute opening formed on the light shielding film of the exposure mask.
In the present invention, when the gradient of the near-field light intensity is maximized, the difference in dose (Dose amount) is maximized at the boundary between the exposed portion and the unexposed portion of the object to be exposed.
This has been found based on the knowledge that dose control is easy, and 1: 1 uniform exposure with high line width uniformity and high rectangularity is possible.
以下に、本発明の実施例における近接場露光方法について説明する。
図1に、本実施例の近接場露光方法を説明するためのフローチャートを示す。
図2に、本実施例の近接場露光方法に用いる露光用マスクを説明するための図を示す。
図2において、1はマスク母材、2は遮光膜、3は露光用マスクの開口部による微小開口パターン、s(nm)は露光用マスクの開口部の開口幅、p(nm)は開口パターンのピッチ(被露光物の加工ピッチ)である。
Below, the near-field exposure method in the Example of this invention is demonstrated.
FIG. 1 shows a flowchart for explaining the near-field exposure method of this embodiment.
FIG. 2 is a view for explaining an exposure mask used in the near-field exposure method of this embodiment.
In FIG. 2, 1 is a mask base material, 2 is a light shielding film, 3 is a minute opening pattern by an opening of an exposure mask, s (nm) is an opening width of an opening of the exposure mask, and p (nm) is an opening pattern. (The processing pitch of the object to be exposed).
本実施例においては、露光光の波長は365nmのものを用いる。また露光用マスクとして図2の構成のものを用い、この露光用マスクは露光用光源の光の波長よりも小さい開口部を有する遮光膜を備えている。
そして、本実施例の近接場露光方法においては、以下の各工程により、露光用光源からの露光光により上記露光用マスクの開口部に発生する近接場光によって被露光物を露光する。
まず、工程1において、被露光物を加工する加工ピッチをp(nm)、フォトマスクの遮光膜上の微小開口パターンの開口幅をs(nm)としたときに、以下の(式A)を満たすようにして露光用マスクに設ける遮光膜の開口幅を決定する。
なお、ここで被露光物を加工する加工ピッチは微小開口パターンのピッチと同じである。
s=0.53p−8.3……(式A)
次に、工程2において、工程1で決定された開口幅を備えるフォトマスクを製作する。
工程3はフォトマスクと被露光物の表面を密着させた上で露光光を照射し、被露光物を露光する。
In this embodiment, the wavelength of the exposure light is 365 nm. The exposure mask having the structure shown in FIG. 2 is used, and this exposure mask includes a light shielding film having an opening smaller than the wavelength of light of the exposure light source.
In the near-field exposure method of this embodiment, the object to be exposed is exposed by the near-field light generated at the opening of the exposure mask by the exposure light from the exposure light source in the following steps.
First, in
Here, the processing pitch for processing the object to be exposed is the same as the pitch of the minute opening pattern.
s = 0.53p-8.3 (Formula A)
Next, in
In
つぎに、図2を用いて本実施例によって行われる近接場露光の詳細について説明する。
マスク母材1と遮光膜2および近接場光を発生させるための微小開口パターン3によりフォトマスク4が構成されている。
微小開口パターン3のピッチは、上記したように被露光物へ加工する所望の加工ピッチと同じであり、概ね200nm以下が望ましい。
マスク母材1の材料は窒化シリコンであり、その厚みは500nm程度である。
また、遮光膜2の材料はアモルファスシリコンでありその厚さは50nm程度である。
Next, details of the near-field exposure performed by the present embodiment will be described with reference to FIG.
A
The pitch of the
The material of the
The
つぎに、本実施例に用いられる被露光物について説明する。
図3に、本実施例に用いられる被露光物の概略構成を示す。
被露光物9は、上層レジスト層5とSOG層6と下層レジスト層7から成る多層レジスト層と、基板8から成る多層構造によって構成されている。
上層レジスト層5は露光波長により感光し、現像工程においてパターニングされるものである。
各層の厚みは概ね上層レジスト層5が10nm、SOG層6が20nm、下層レジスト層7が100nm、基板8が500umである。
上層レジスト層5および下層レジスト層7は、樹脂系の材料が一般的に使われ、基板8の材料はシリコンである。
Next, the exposure object used in the present embodiment will be described.
FIG. 3 shows a schematic configuration of an exposure object used in this embodiment.
The object to be exposed 9 is constituted by a multilayer structure composed of a multilayer resist layer composed of an upper resist
The upper resist
The thickness of each layer is approximately 10 nm for the upper resist
The upper resist
つぎに、本実施例における近接場露光方法の概要を説明する。
図4に、本実施例における近接場露光の概要を説明する図を示す。
近接場露光において、フォトマスク4と被露光物9の上層レジスト層5を密着させた上で、露光光をフォトマスク4に照射し、微小開口パターン3の近傍に生じる近接場光10により上層レジスト層5を感光させる。
すなわち、上層レジスト層5のうち相対的に近接場光の強度が高い空間が露光部となり、強度が低い空間が未露光部となる。
このとき微小開口パターン3のピッチや開口幅、あるいは被露光物9の層構造の厚みや材料により、近接場光10の強度やその空間分布が複雑に変化することが知られている。
また、近接場光の強度やその空間分布を予測する手法として、FDTD法による電磁界解析法が知られている。
Next, an outline of the near-field exposure method in the present embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram for explaining the outline of near-field exposure in the present embodiment.
In the near-field exposure, the
That is, a space where the intensity of near-field light is relatively high in the upper resist
At this time, it is known that the intensity of the near-
An electromagnetic field analysis method based on the FDTD method is known as a method for predicting the intensity of near-field light and its spatial distribution.
本発明者らは、FDTD法を図4にあらわした近接場露光に適用し、近接場光10の強度や空間分布を予測することに成功した。
図5に、FDTD法によって得られた図4におけるフォトマスク4と被露光物9との密着界面近傍における近接場光強度の例を示す。
便宜的にフォトマスク4に対して垂直な方向をZ、水平方向をXとする。
等強度線14によって近接場光強度の空間分布を示している。
The present inventors applied the FDTD method to the near-field exposure shown in FIG. 4 and succeeded in predicting the intensity and spatial distribution of the near-
FIG. 5 shows an example of near-field light intensity in the vicinity of the adhesion interface between the
For convenience, let Z be the direction perpendicular to the
The
つぎに、1:1の微細な凹凸パターン、例えばラインアンドスペースパターンを被露光物9の上層レジスト層5に形成するための条件を示す。
微小開口パターン3の中で、ひとつの微小開口の開口中心からX方向に微小開口パターン3のピッチの1/4の位置であって、被露光物9の上層レジスト層5とSOG層6の境界にあたるZ方向の位置に着目する。
前記に示した位置は1:1のラインアンドスペースパターンにおいて、上層レジスト層5の露光部と未露光部の境界にあたる。
上層レジスト層5における露光部と未露光部の境界で近接場光のX方向における強度勾配が最大のときに、一定時間露光光を照射後のDose量の差が最大となり、1:1のラインアンドスペースパターンが線幅精度よく得られる。
Next, conditions for forming a 1: 1 fine concavo-convex pattern, for example, a line and space pattern, on the upper resist
Among the
The position shown above corresponds to the boundary between the exposed portion and the unexposed portion of the upper resist
When the intensity gradient in the X direction of near-field light at the boundary between the exposed portion and the unexposed portion in the upper resist
つぎに、図6に、上記のFDTD法により得られた結果をプロットした近接場光強度勾配が最大になる開口幅と加工ピッチの関係を説明するための図を示す。
この図6は上記のFDTD法により得られた結果をプロットしたものである。
図6は、被露光物9に対して所望の加工ピッチをp(nm)として、前記の露光部と未露光部の境界における近接場光の強度勾配が最大となるような微小開口パターン3の開口幅をs(nm)としたときに、上記のFDTD法により得られたものを示すものである。
FDTD法によって得られた加工ピッチpと開口幅sは、比較的精度よく直線で近似することができ、その関係は上記(式A)で示したようにs=0.53p−8.3と表せることを見出した。
なお、前記の関係はマスク母材1の厚み、材料には依存しない。
Next, FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the opening width and the processing pitch at which the near-field light intensity gradient is maximized, in which the results obtained by the FDTD method are plotted.
FIG. 6 is a plot of the results obtained by the FDTD method.
FIG. 6 shows a
The processing pitch p and the opening width s obtained by the FDTD method can be approximated by a straight line with relatively high accuracy, and the relationship is s = 0.53p−8.3 as shown in the above (formula A). I found that I can express.
The above relationship does not depend on the thickness and material of the
図7に、開口幅と近接場光強度勾配の関係を説明するための図を示す
この図7は加工ピッチが44nmのときに種々の開口幅に対するX方向1nm当たりの近接場光強度変位をプロットしたものである。
上記(式A)によって加工ピッチが44nmのときは開口幅が15nmのときに近接場光の強度勾配が最大になるが、これは図7の近接場光強度変位の最大値と一致している。
さらに、X方向1nm当たりの近接場光強度変位の最大値は0.052であり、最適な開口幅15nmに対して±5nmの範囲ではX方向1nm当たりの近接場光強度変位として最大値の80%に当たる0.04以上が得られる。
近接場光強度変位の最大値の概ね80%以上あれば、1:1のラインアンドスペースパターンを概ね精度よく得られる。
このとき上記(式A)のように1次関数の係数は傾き0.53で切片−8.3に限定されるものではなく、加工ピッチp(nm)及び開口幅s(nm)について以下の(式1)を満たすように前記開口幅を決定するようにしてもよい。
s=ap−b………(式1)
ただし、上記近接場光強度変位の最大値の80%以上にあたる強度勾配を得るためには、係数a及びbは以下の(式2)及び(式3)を満たすようにする。
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the aperture width and the near-field light intensity gradient. FIG. 7 plots the near-field light intensity displacement per 1 nm in the X direction with respect to various aperture widths when the processing pitch is 44 nm. It is a thing.
According to the above (Equation A), when the processing pitch is 44 nm, the intensity gradient of the near-field light becomes maximum when the opening width is 15 nm, which coincides with the maximum value of the near-field light intensity displacement in FIG. .
Further, the maximum value of the near-field light intensity displacement per 1 nm in the X direction is 0.052, and the
If it is approximately 80% or more of the maximum value of the near-field light intensity displacement, a 1: 1 line and space pattern can be obtained with high accuracy.
At this time, as in the above (formula A), the coefficient of the linear function is not limited to the intercept −8.3 with an inclination of 0.53, and the processing pitch p (nm) and the opening width s (nm) are as follows. The opening width may be determined so as to satisfy (Equation 1).
s = ap−b (Equation 1)
However, in order to obtain an intensity gradient corresponding to 80% or more of the maximum value of the near-field light intensity displacement, the coefficients a and b satisfy the following (Expression 2) and (Expression 3).
次に、上記によって得られた加工ピッチとフォトマスク4の微小開口パターン3の開口幅の関係をもとに図1であらわされた各工程の詳細について説明する。
工程1では、被露光物9の加工ピッチp(nm)が与えられたとき、s=0.53p−8.3によりフォトマスク4の微小開口パターン3の開口幅s(nm)を得る。
また、工程2では、上記工程1で得られた開口幅と加工ピッチを有する微小開口パターン3を設けるフォトマスク4を用意する。
Next, details of each step shown in FIG. 1 will be described based on the relationship between the processing pitch obtained as described above and the opening width of the
In
Also, in
つぎに、本実施例におけるメンブレンフォトマスクの製作方法について説明する。
図8に、本実施例におけるメンブレンフォトマスクの製作方法を説明するための図を示す。
まず、シリコン基板15の両面に窒化シリコン膜16を、400nm程度成膜したものを用意する(図8の(a))。
次に、シリコン基板裏面にバックエッチ孔17を形成する(図8の(b))。
次に、基板表面に遮光膜18であるアモルファスシリコンを50nm程度成膜する(図8の(c))。
次に、工程1で得られた加工ピッチおよび開口幅を有する微小開口パターン19を電子線描画装置などで遮光膜18上にパターニングする(図8の(d))。
次に、KOHを用いた異方性ウェットエッチングでバックエッチ孔17からシリコン基板15を除去することで微小開口パターン19がパターニングされている領域を薄膜化してフォトマスク4と同等の構成のメンブレンフォトマスク20を得る(図8の(e))。
Next, a manufacturing method of the membrane photomask in the present embodiment will be described.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method for manufacturing a membrane photomask in the present embodiment.
First, a
Next, a
Next, about 50 nm of amorphous silicon as the
Next, the
Next, by removing the
次に、工程2に引き続く工程3において、メンブレンフォトマスクと上層レジスト層との密着方法について説明する。
図9に、メンブレンフォトマスクと被露光物の密着露光の状態を説明するための図を示す。
工程3において、工程2で用意したメンブレンフォトマスク20と被露光物9の上層レジスト層5を密着させる。
メンブレンフォトマスク20を不図示の圧力容器に取り付けて加圧する。
加圧力21によりメンブレンフォトマスク20のパターニングされている領域は薄膜化されているために撓むことで上層レジスト層5と密着することができる。
密着後に露光光をメンブレンフォトマスク20に照射し、微小開口パターン19の近傍に生ずる近接場光により被露光物9の上層レジスト層5を露光する。
Next, in
FIG. 9 is a view for explaining the state of contact exposure between the membrane photomask and the object to be exposed.
In
The
Since the area of the
After the contact, the
本実施例の近接場露光方法による露光工程は以上であるが、上層レジスト層5が概ね10nm程度で通常LSIの製造など広く産業分野に利用するためには、不十分な厚さである。
そのため、これを補うための、被露光物9の露光後のパターン形成工程について、以下に説明をする。
近接場露光後の上層レジスト層5に対して現像処理を行う。このとき上層レジスト層5がポジ型レジストであれば現像工程で露光部が除去され、ネガ型レジストであれば現像工程で未露光部が除去される。
本実施例ではポジ型レジストとして説明する。
Although the exposure process by the near-field exposure method of the present embodiment is as described above, the upper resist
Therefore, the pattern formation process after exposure of the to-
Development processing is performed on the upper resist
In this embodiment, a positive resist will be described.
図10に、露光後の被露光物のパターン形成方法を説明するための図を示す。
この図10においては、高アスペクトなパターンを転写する工程が示されている。
本実施例において、前記した被露光物を露光する工程の後工程に現像工程を含み、該現像工程で露光部の上層レジスト層5は除去される(図10の(a))。
次に、残った上層レジスト層5をマスクとしてフッ素系ガスを用いて、上層レジスト層5の下地として形成された下地層であるSOG層6をエッチングする(図10の(b))。
次に、エッチングされた下地層であるSOG層6をマスクとして酸素系ガスを用いて下層レジスト層7をエッチングする。
なお、下層レジスト層7の材料は樹脂系の中でフッ素系ガスに対して耐性があるフェノール樹脂である(図10の(c))。
FIG. 10 is a diagram for explaining a pattern forming method for an object to be exposed after exposure.
FIG. 10 shows a process of transferring a high aspect pattern.
In the present embodiment, a development step is included in the subsequent step of exposing the exposure object, and the upper resist
Next, using the remaining upper resist
Next, the lower resist
In addition, the material of the lower resist
図10に示した高アスペクトなパターンを転写する工程を適用するためには、被露光物は図3に示すように基板上に少なくとも3層以上の積層構造を有することが望ましい。被露光物9の構成であるが、上層レジスト層5の厚みは10nmが好ましいが、5nm〜15nmの範囲であっても上記(式A)は有効である。
SOG層6の厚みは上層レジスト層での近接場光強度や空間分布には実質上影響を及ぼさないため、選択範囲は広いがエッチングを行う上で20nmが望ましい。
下層レジスト層7の厚みは上層レジスト層5とSOG層6と下層レジスト層7の厚みの総和、すなわち多層レジスト層の厚みが130nmであることが特に好ましいが、120nm以上150nm以下であっても望ましい範囲である。
In order to apply the step of transferring the high aspect pattern shown in FIG. 10, it is desirable that the object to be exposed has a laminated structure of at least three layers on the substrate as shown in FIG. Although it is the structure of the to-
Since the thickness of the
The thickness of the lower resist
この理由は、次によるものである。
フォトマスク4の微小開口パターン3に生ずる近接場光は伝播光に変換され、上層レジスト層5およびSOG層6を伝播する進行波が生ずる。
また、進行波が基板8と下層レジスト層7の境界で反射されることにより反射波が生ずることにより、多層レジスト層において定在波が生じる。
上層レジスト層5が10nm程度の厚さで、多層レジスト層の厚みが130nm程度であるときに、上層レジスト層5とSOG層6の境界に定在波の節が形成される。
これは基板8の露光光に対する反射率が低い場合や上層レジスト層5の厚さあるいは上層レジスト層5、SOG層6、下層レジスト層7の厚さが上記の範囲を大きく逸脱した場合と比べて、上層レジスト層5を露光する近接場光の強度が増強される。
そのため、基板8は露光光に対して反射率が高い材料が好ましく、本実施例においてはシリコンとした。
The reason is as follows.
Near-field light generated in the
Further, a traveling wave is reflected at the boundary between the
When the upper resist
This is because the reflectance of the
For this reason, the
これら多層レジスト層中の定在波による近接場光強度の増強効果を定量的に調べた結果を以下に述べる。
図11は、Z方向深さとコントラストの関係を説明するための図である。
この図11は、加工ピッチが44nm、開口幅が15nmで上層レジスト厚さを130nmとしたときに、図5におけるZのマイナス方向で上層レジスト層表面からの位置をZ方向深さとして、コントラストの変化をあらわしたものである。
ここでコントラストとはあるZ方向の位置においてX方向の一断面での近接場光強度分布の最大値をImax,最小値をIminとして、つぎの(式4)によって求められる量である。
The results of quantitative investigation of the enhancement effect of near-field light intensity by standing waves in these multilayer resist layers are described below.
FIG. 11 is a diagram for explaining the relationship between the depth in the Z direction and the contrast.
In FIG. 11, when the processing pitch is 44 nm, the opening width is 15 nm, and the upper resist thickness is 130 nm, the position from the surface of the upper resist layer in the negative Z direction in FIG. It shows change.
Here, the contrast is an amount obtained by the following (Expression 4), where Imax is the maximum value of the near-field light intensity distribution in one cross section in the X direction at a certain position in the Z direction and Imin is the minimum value.
コントラストはZ深さ15nm以内であれば0.65以上を得られ、これは上層レジスト層を露光する上で十分な条件である。
すなわち、上層レジスト層の表面から15nmまで十分に露光することができる。
また、図11によればZ方向深さは小さいほどよいが、スピンコート法などでレジスト層を塗布できる下限が5nm程度であることから上層レジスト層5の厚さは5nm以上15nm以下が実用的であるといえる。
If the Z depth is within 15 nm, a contrast of 0.65 or more can be obtained, which is a sufficient condition for exposing the upper resist layer.
That is, sufficient exposure from the surface of the upper resist layer to 15 nm can be performed.
According to FIG. 11, the depth in the Z direction is preferably as small as possible. However, since the lower limit for applying the resist layer by spin coating or the like is about 5 nm, the thickness of the upper resist
つぎに、図12に、レジスト層の厚さとコントラストの関係を説明するための図を示す。
図12では加工ピッチが44nmで開口幅が15nmのときにZ方向深さ10nmにおけるレジスト層の厚さとコントラストの変化について示されている。
コントラストに最適なレジスト層の厚さは130nmであるが、多層レジスト層の厚さが120nm以上150nm以下では、上述のコントラスト0.65以上が得られるので好ましい。
なお、被露光物9の多層レジスト構造が望まれるのはLSI製造のように深く加工することが求められる場合であって、加工深さが10nm以下であってもよい場合において、被露光物は単層のレジスト層と基板から成る構成でもよい。
この場合、単層のレジスト層の厚さは130nmが最も好ましく、120nm以上150nm以下が好ましく、基板はシリコンのように露光光に対して高い反射率を有するものが望ましい。
Next, FIG. 12 shows a diagram for explaining the relationship between the thickness of the resist layer and the contrast.
FIG. 12 shows changes in resist layer thickness and contrast at a depth of 10 nm in the Z direction when the processing pitch is 44 nm and the opening width is 15 nm.
The thickness of the resist layer optimum for contrast is 130 nm, but the thickness of the multilayer resist layer is preferably 120 nm or more and 150 nm or less because the above-described contrast of 0.65 or more is obtained.
Note that the multilayer resist structure of the object to be exposed 9 is desired when deep processing is required as in LSI manufacturing, and when the processing depth may be 10 nm or less, the object to be exposed is The structure which consists of a single layer resist layer and a board | substrate may be sufficient.
In this case, the thickness of the single resist layer is most preferably 130 nm, preferably 120 nm or more and 150 nm or less, and the substrate preferably has a high reflectance with respect to exposure light like silicon.
1:マスク母材
2:遮光膜
3:微小開口パターン
4:フォトマスク
5:上層レジスト層
6:SOG層
7:下層レジスト層
8:基板
9:被露光物
10:近接場光
11:FDTD法におけるフォトマスクモデル
12:FDTD法における微小開口パターンモデル
13:FDTD法におけるレジスト層モデル
14:近接場光強度分布の等高強度線
15:シリコン基板
16:窒化シリコン膜
17:バックエッチ孔
18:遮光膜
19:微小開口パターン
20:メンブレンフォトマスク
21:加圧力
1: mask base material 2: light shielding film 3: microscopic aperture pattern 4: photomask 5: upper resist layer 6: SOG layer 7: lower resist layer 8: substrate 9: object to be exposed 10: near-field light 11: in FDTD method Photomask model 12: Micro-opening pattern model in FDTD method 13: Resist layer model in FDTD method 14:
Claims (4)
前記露光用マスクの前記開口部の開口幅をs(nm)、前記被露光物の加工ピッチをp(nm)、係数をa及びbとしたとき、以下の(式1)、(式2)及び(式3)を満たすように前記開口幅を決定する工程と、
前記開口幅を備えた前記開口部を有する前記露光用マスクを用意する工程と、
前記露光用マスクへ前記露光光を照射し、前記被露光物を露光する工程と、
を有することを特徴とする近接場露光方法。
Using an exposure mask provided with a light-shielding film having an opening smaller than the wavelength of the light of the exposure light source, the object to be exposed by the near-field light generated in the opening of the exposure mask by the exposure light from the exposure light source A near-field exposure method for exposing
When the opening width of the opening of the exposure mask is s (nm), the processing pitch of the object to be exposed is p (nm), and the coefficients are a and b, the following (Expression 1) and (Expression 2) And determining the opening width to satisfy (Equation 3);
Preparing the exposure mask having the opening with the opening width;
Irradiating the exposure mask with the exposure light and exposing the object to be exposed;
A near-field exposure method comprising:
前記現像工程の後に、残された上層レジスト層をマスクとして、該上層レジスト層の下地として形成された下地層をエッチングし、
該エッチングされた下地層をマスクとして、前記下層レジスト層をエッチングすることを特徴とする請求項3に記載の近接場露光方法。 A development step is included in a subsequent step of exposing the object to be exposed,
After the development step, using the remaining upper resist layer as a mask, the base layer formed as the base of the upper resist layer is etched,
4. The near-field exposure method according to claim 3, wherein the lower resist layer is etched using the etched underlayer as a mask.
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